Konsekvenser av klimaendringer for avrenning i små felt - hvordan ta hensyn til skalaeffekter i tid og rom

Transkript

1 Konsekvenser av klimaendringer for avrenning i små felt - hvordan ta hensyn til skalaeffekter i tid og rom Steinar Myrabø Hydrolog Jernbaneverket BTU - Rasutvalget Fagtreff i Vannforeningen 14. mai 2012 Klimapåslag brukt for å bestemme dimensjonerende flom Hvordan skal retningslinjene tolkes og hva er konsekvensene?

2 Temaer Følgene av klimaendringer for infrastruktur Kunnskapsgrunnlaget for tiltak og beredskap Hvilke viktige data trenger vi fra ulike fagmiljø Skalaproblematikk og Usikkerheter

3 Viktig for Jernbaneverket og infrastruktur generelt Nedbør-/dreneringsfeltene er i de aller fleste tilfellene < 1 km² og sjelden over 5 km² Responstiden i feltene oftest ca. 1 time eller mindre Dreneringsveier og installasjoner (stikkrenner) i disse feltene er de største utfordringene

4 Utløsningsmekanisme for lokale hendelser Vannrelaterte skred og flom med feltareal < 10 km²: Største nedbør- og snøsmeltings- intensiteten i løpet av en time eller mindre Høy initialfuktighet og metningsgrad i et område reduserer responstiden og senker terskelverdien for flom og skred

5 Følgene av klimaendringene Skred og utglidninger mer vannrelaterte skred Flom (erosjon oversvømmelse dim. problem) Det store problemet: usikkerheten (spesielt for kort tidsoppløsning) Nye vurderinger : Både intensitet og frekvens av store nedbørmengder øker ved kortere tidsoppløsning og høyere gjentaksintervall

6 Vannrelaterte hendelser ser ut for å øke Over halvparten (ca. 60 %) av hendelser de to siste åra på jernbanen var vannrelaterte Resterende er isnedfall, tørrsnøskred og stein(er)

7 Bergensbanen (Langhelle) 14. nov. 2005

8 Bergensbanen (Flå) 2007

9 Flomskred på Bergensbanen (Raundalen) 30. juli 2008

10 Nordlandsbanen (Kvitur) 15. mai 2010

11 Nordlandsbanen (Lønnsdal) 18- mai 2010

12 Bergensbanen (Hallingdal vest for Ål) 16. mai 2010

13 Sørlandsbanen (Moi) 6. oktober 2010

14 HOLDT PÅ Å BLI TATT: Oppsynsmann i Jernbaneverket, Edmund Birkeland holdt selv på å bli tatt av jordraset ved Moi stasjon sør i Rogaland.

15 Tinnosbanen, Notodden, juli 2011 Kraftig og intens nedbør lokale målinger viste ca. 100 mm/24 timer Urban hydrologi overflate avrenning Metning av stasjonsområdet på grunn av flom og vann på avveie fra en lokal bekk Kolaps av grunnen og utvasking Video (telen.no) Kilde: Kart laget av Pål Buskum

16 Antatt ca 10 MNOK Kilde: telen.no og Notodden kommune

17 Hele området var oversvømt!!!

18 Bergensbanen, Urdland-Voss 25. juli Utglidning av en vei ovenfor jernbanen Bratt vannmettet skråning Kolaps av tørrmur Kort intens nedbør Ingen beredskap eller varsel (fra met.no) For dårlig drenering (veigrøft)

19 Dovrebanen, Eidsvoll Tangen 15. august Kraftig nedbør med lokale registreringer på mm i løpet av noen timer Fra grønn til gul beredskap basert på observasjoner 9 steder med utvasking, skred og erosjons problemer Utilstrekkelig kapasitet (drenering, grøft og stikkrenne) Underbygging bestående av siltholdig sand, bygd i 1880 Erklært siker 20.08

20 Pris: 5,5 MNOK

21 Rørosbanen, Krokegga 05. sept En situasjon med 3 viktige komponenter Hogst Vei Jernbane 30 mm/4 timer Høydeknekk/lokalt vannskille Vannstrømning Blokkering Kulvert Utvasking Tore Meek, Scanpix

22 Hovedårsaker Store nedbørmengder med høy intensitet lokalt Kraftig snøsmelting Brist i isdemning Tillegsfaktorer: Menneskelige inngrep; skogsbilveier, urbanisering,.. vann på avveie, større og mer intens avrenning, ol.. Stikkrenner med for dårlig kapasitet; av ulike årsaker

23 Konsekvenser av klimaendringene: behov for økt kunnskapsgrunnlag For å minimere risikoen for uønskede hendelser relatert til ugunstige værsituasjoner og klimatilpasning. Robust infrastruktur - både for dagens og fremtidens klima Få oversikt over vær varsom steder - sårbare områder Kartlegge strekninger som er utsatt for skred og flom Prioritere (bl.a. via Ros analyser) og utføre tiltak Videreutvikle den trinnvise beredskapen

24 Ved bygging av ny infrastruktur og andre tiltak/utbygging nær jernbanen Nye dimensjoneringskriterier strengere krav til sikkerhet: Klima og tr. prosjektet: 100 års 200 års flom Klimatilpasning i 2012: 200 års flom + klimafaktor på 20% Utfordring: store usikkerheter i datagrunnlaget og bruk av analyseverktøyene

25 Ved drift av infrastrukturen Fysiske tiltak: Har størst potensial, men har store økonomiske kostnader. Beredskap: Gir et viktig bidrag og har små kostnader stor gevinst pr. brukt krone! Viktig å gjøre begge deler!

26 Forebyggende tiltak Robust infrastruktur Daglig drift og vedlikehold Visitasjoner for å vurdere sikkerheten Fjellrensk og ulike sikringstiltak Jevnlig kontroll og ev. utbedring av vannveier (- etterslep) Økt fokus på registrering av hendelser

27

28

29 Grunnlag for planlegging av store tiltak Kartlegging av fareområder for skred Skråninger, tuneller og sideterreng Kartlegging av stikkrenner og vann på avveie Bedre kunnskap om dimensjonering og utforming av tiltak

30 Kartlegging - sikring Kartlegging Umiddelbare tiltak + inn i en Hovedplan Prioritering av tiltak (kost/nytte) og sikring

31 Kartlegging av stikkrenner og vann på avveie Forarbeid av konsulent Befaring Nytt skjema: oppstrøms - fylling - kulvert - nedstrøms Beregninger Kapasitet av stikkrenne Dimensjonerings beregninger av 200 års flom (Rasjonelle formel) Rapportering

32 Kartlegging av strekninger : Ofotbanen Nordlandsbanen Vossebanen Sørlandsbanen Vestfoldbanen Meråkerbanen Østfoldbanen Rørosbanen Dovrebanen Raumabanen

33 Eksempel på tiltak for klimatilpasning

34 Utskifting av hele stikrenna på Dovrebanen nå i helga

35 Hvilke viktige data trenger vi Anlegg/installasjon - Bruer/kulverter/stikkrenner, osv. Kartdata - inkl. menneskelige inngrep Miljø Hendelser Klima-/ værdata Hydrologiske data

36 OPPSTRØMS Anlegg/installasjon STIKKRENNE km : Terrengformasjoner : (elveavsetning, rasvifte, osv.) Endrede tilrenningsforhold : (arealbruk, hogst, grøfter / vei, ol.) Stedlige masser * : (Blokk, Stein, Grus, Sand og/eller Silt/Leire) Synlig massetransport (Nei, Litt, Mye) : Koordinater : Fare for flomskred (Nei, Liten, Stor) : Synlig erosjon (Nei, Ja) : Demping / Fordrøying (angi volum) : Innløp (Åpent, Overbygd, Igjenfylt): Tidligere tiltak (beskriv kort) : Ev. siste tiltaksår :

37 FYLLING Skråningsoverflate : (Vegetasjon, Bare løsmasser, Murt, el.) Fyllings masser * : (Blokk, Stein, Grus, Sand og/eller Silt/Leire) Fyllingshøyde (i meter) : Overfyllingshøyde (i meter) : Fundamenteringstype for stikkrenne : Kommentarer (skader etc):

38 KULVERT Antall løp : Materialtype (murt stein, støpt, plast, betong, stål) : Type (Rektangulært, Sirkulært, ev. annet) : Dimensjon (bxh eller diameter i mm) innløp : Dimensjon (bxh eller diameter i mm) utløp : Lengde ( i meter) : Lengderetning/vinkel i forhold til sporretning: Fall (Lite, Moderat, Bra) : Retnings- og/eller Fallendring : Hydraulisk innløpskontroll (Ja, Nei ) : Type innløp (støpt mur ut til siden, fangrist, el.) : Tilknyttet lukket drenering (Inn / Ut) : Leggeår : Frostproblemer (antall opptininger i snitt pr. år) : Modifisert / tidligere tiltak : Ev. siste modifiseringsår : Må renskes (Nei, Ja) :

39 NEDSTRØMS Terrengformasjoner : (elveavsetning, rasvifte, osv.) Stedlige masser * : (Blokk, Stein, Grus, Sand og/eller Silt/Leire) Synlig erosjon (Nei, Ja) : Tidligere tiltak (beskriv kort) : Ev. siste tiltaksår :

40 Værstasjoner langs jernbanen

41 Skalaproblematikk Spesielt viktig mht klimatilpasning Sannsynligvis det mest avgjørende er økningen av nedbørmengden og hyppighetene av de mest intense nedbørepisodene Gjelder særlig for JBV og SVV: Nedbørfeltene til stikkrennene og kulvertene er relativt små den mest intense nedbøren i løpet av en time er avgjørende om en får flomproblemer og/eller vannrelaterte skred

42 Skalaproblematikk forts. JBV og SVV har derfor lenge ønsket et enda bedre samarbeid med met.no og NVE for å skaffe til veie et bedre datagrunnlag for å bedre metodikken til beregninger og dimensjoneringer av dagens situasjon, samt forbedre beredskapen. Dette er også avgjørende for å vurdere konsekvensene av klimaendringene og hvordan vi skal kunne tilpasse oss.

43 Varighet på dimensjonerende nedbør for flom i forhold til feltstørrelse hva med ulike skredtyper? Nedbørvarighet ( timer ) 60 Forhold mellom feltstørrelse og varighet på dimensjonerende nedbør Feltstørrelse ( km² )

44 Skalaproblematikk

45 Store felt / vassdrag > 100 km² Bruer Store felt / vassdrag er godt dekket med flomfrekvensanalyser, enten i selve vassdraget eller i nærliggende vassdrag. (obs! større usikkerhet jo kortere tidsserier)

46 Mellomstore felt / elver 5 / km2 små/ mellomstore bruer Responstid avgjør hvor grensen går. Veldig heldig: Flomfrekvensanalyse og/eller klimastasjon med korttidsnedbør finnes i feltet. Litt heldig: Vannføringsdata finnes for et felt i nærheten med lignende feltegenskaper og/eller klimastasjon med korttidsnedbør finnes i nærheten. Uheldig: Ikke data på vannføring i rimelig nærhet og heller ikke korttidsnedbør. Da bør en benytte både flomfrekvensanalyse ved hjelp av vannføringsdata for et eller flere felt som egner seg best (lignende feltegenskaper og klima), samt benytte den Rasjonelle formel med data fra den mest representative klimastasjonen med korttidsnedbør.

47 Små felt /bekker < 5 / 20 km2 Stikkrenner Veldig heldig: vannføringsdata finnes for et felt i nærheten med lignende feltegenskaper og/eller klimastasjon med. korttidsnedbør finnes i nærheten Nesten i alle tilfeller må den Rasjonelle formel (egnet for kort responstid) benyttes. Man må ha korttidsnedbør (IVF-kurve) fra en representativ klimastasjon (som ikke nødvendigvis er den nærmeste).

48

49

50

51

52

53 Stasjonskart og døgnverdier av nedbør for 200 års gjentaksintervall

54 «Dagens metode» for å nedskalere 200 års gjentaksintervall fra døgnverdier til timesverdier

55

56 Nedbørstasjoner der tidsoppløsningen på dataene er mindre enn en time

57 Store usikkerheter Dimensjonerings beregninger Pilotprosjekter i Klima og transportprosjektet har vist dette tydelig: Personer med ulik faglig bakgrunn og erfaring ulike vurderinger og beregninger Mangelfulle vurderinger av usikkerheten i datagrunnlaget og de ulike beregningene/antagelsene Avdekker og dokumenterer den store mangelen på tilstrekkelig datagrunnlag for å få tilfredsstillende resultater, bl.a.: 1. Tidsserier for timesverdier må oppdateres (nedbør og avrenning) 2. IVF-kurver/tabeller (10 min. time) må oppdateres 3. Flere nye stasjoner med korttidsdata, med bl.a. vannføring og nedbør i samme felt 4. «Regionale» vurderinger av IVF-kurver og flomfrekvenser (ta hensyn til feltegenskaper) 5. Bets mulig anslag for å ta hensyn til klimaendringer ved beregninger i små felt 6. Alle grunnlagsdataene bør tilrettelegges og tilgjengelig gjøres bedre, gjerne med anbefalinger og veiledning i bruk av dataene i ulike typer analyser

58 Den trinnvise Beredskapen Rettet mot jordras, flom og flomskred utløst av nedbør og snøsmelting Trinnvis - grønn, gul og rød - med forskjellige grenseverdier (Terskelverdier) for nedbør og snøsm. Prognoser, bl.a. meteogram og værkart over framtidig meldt akkumulert nedbør Observerte data for nedbør hovedsaklig fra met.no (+JBV, SVV og Bioforsk) via e-klima Hydrologiske data og flomvarsel fra NVE

59 Terskelverdi Nødvendig nedbørsmengde for skred/flom kalles TERSKELVERDI (T 12t el. T 24t ) Tidligere: Basert på % - verdi av årsnormalen av nedbøren B = 3 x O Nå : Jobbes med % - verdi av 200 års gjentaksintervall for døgnverdier B = 1,5 x O Målet er 200 års gjentaksintervall for timesverdier B = 1/2 x O

60 Hvordan redusere konsekvensen enda mer? Kunnskapsgrunnlag for videreutvikling av beredskapen Flere vær- og hydrologiske parametre Tilgang til flere stasjoner, spesielt for nedbør og vannføring Bedre datainnsamling (automatiske data hver time/10 min.) Sikrere varsling av intens lokal nedbør (nye/bedre modeller) Behov for enklere og hyppigere tilgang til måledata og varsler via internett/telefon (for beredskap)

61 Bedre sammenstilling av tilgjengelige opplysninger, bl.a. via GIS (kartoversikt) Varsle flest mulig uønskede hendelser Finne utløsningsmekanismene og terskelverdiene Bedre beredskapsplaner og samarbeid med andre etater (også før det skjer en uønsket hendelse) Vurdere og ta hensyn til virkningen av fremtidige klimaendringer

62 Ikke være redd for å benytte det beste vi har i dag, selv om det er store usikkerheter Behov for og tilrettelegging av vann- og værdata Samarbeid bl.a. mellom met.no, SVV, Bioforsk og JBV: Å få samlet mest mulig data fra tilgjengelige og nye værstasjoner fra alle parter hos met.no Dette øker observasjonsnettet hos met.no betraktelig Bedre tilgang til (og analyser av) eksisterende korttidsdata (bl.a. timesverdier for vær- og avrenningsdata)

63 Videre arbeid * Kompetanseoppbygging * Skaffe bedre grunnlagsdata * Videreutvikling av overvåkningen, beredskapen og varslingen * Ta hensyn til klimaendringene i samarbeid med andre bl.a. SVV, met.no og NVE

64 NIFS - Naturfare, infrastruktur, flom og skred Dp 1 Naturskadestrategi Dp 2 Beredskap og krisehåndtering Dp 3 Kartlegging og ROS-analyser Dp 4 Skredovervåkning og varsling Dp 5 Håndtering av flom og vann på avveie Dp 6 Kvikkleire Dp 7 Skred og flomsikring

65 Hovedmålsettingen med DP 5 Å redusere skade på personer og infrastruktur på grunn av flom og vann på avveie via å samarbeide for å bedre retningslinjene og verktøyet for hydrologisk saksbehandling i Statens Vegvesen, Jernbaneverket, NVE og i kommunene. Det optimale er å få til to felles veiledere, en for flomberegninger i små felt og en for overvanns-håndtering ved utbygging og drift av vannveier. samt en rapport som synliggjør lønnsomheten av proaktive tiltak basert på ulike hendelser.

66 Dette skal gjøres via de tre delprosjektene Dp 5.1 Flom- og dimensjoneringsgrunnlag i små felt DP 5.2 Samarbeid om håndtering av flom og vann på avveie ved utbygging og drift av vannveier Dp 5.3 Hendelser og kostnader

67 5.1 Flom- og dimensjoneringsberegninger i små felt Effektmål: Enhetlig bruk av metoder i flomberegninger ved dimensjonering av vassdragsanlegg i små nedbørfelt og samsvarende resultater uavhengig av utførende flomberegner. Riktig dimensjonering av stikkrenner og avløpsveier mht flomstørrelser, samt at det er tatt hensyn til ventet endring av flommer i et fremtidig klima.

68 Resultatmål: Klar definisjon og karakterisering av hva som menes med små felt i forbindelse med flomberegninger. Beskrivelse av eksisterende og relevante metoder ved flomberegninger i Norge og internasjonalt. Forbedrede grunnlagsdata, metoder og beregningsverktøy til bruk ved flomberegninger i små felt. Objektive kriterier for valg av metode. Estimat på ventet endring i flomverdier som følge av et fremtidig endret klima, og da med spesielt fokus på små felt. Tilrettelagt datagrunnlag for flomfrekvensanalyser i små felt. Veileder som beskriver anbefalte metoder til bruk ved flomberegninger i Norge (ekskl. urbane områder).

69 Oppsummering Hvilke data trenger vi hva er viktigst Oppdatert avrenningsstatistikk for intense episoder flomfrekvenskurver for bl. 200 års gjentasintervall (1 time 10 min) + Regionalisering Oppdatert nedbørstatistikk for intense episoder IVF-kurver/tabeller for bl. 200 års gjentasintervall (1 time 10 min) + Regionalisering

70 Takk for meg!